Fiche de révision : Physiologie cardiaque générale

📋 Plan du Cours

1. Régulation et fonctions circulatoires
2. Anatomie et organisation du cœur
3. Automatisme et conduction cardiaque
4. Activité électrique et ECG
5. Couplage excitation-contraction
6. Cycle cardiaque et valves
7. Débit cardiaque et éjection
8. Précharge et travail cardiaque
9. Volumes et travail cardiaques
10. Précharge et loi de Frank-Starling
11. Contractilité et fonction ventriculaire
12. Postcharge et pression artérielle
13. Régulation cardiovasculaire et effort

📖 1. Régulation et fonctions circulatoires

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétro-action négative : une boucle de régulation dans laquelle l’écart entre la valeur effective et la valeur de consigne déclenche une correction qui réduit cet écart

📝 Points essentiels

• 🔄 Une boucle de régulation comprend successivement:
  1. un système réglé
  2. une variable à réguler
  3. des capteurs
  4. un centre régulateur
  5. des effecteurs
  6. une rétro-action vers le système réglé

💡 Astuce mémo

Perturbation → capteurs → correction par rétro-action négative

📖 2. Anatomie et organisation du cœur

🔑 Notions clés & Définitions

• Cœur à chambres : une structure de propulsion composée d’une ou plusieurs chambres musculaires dont la contraction déplace un fluide, avec une direction assurée par des valvules d’entrée et de sortie
• Pompe péristaltique : un gros vaisseau doté de structures musculaires dont les contractions et relâchements alternés déplacent le liquide dans une direction donnée
• Péricarde : la tunique externe du cœur, constituée d’un péricarde fibreux et d’un péricarde séreux séparés par une cavité contenant 50 à 75 ml de liquide

📝 Points essentiels

• Chez l’homme, le cœur est un muscle creux d’environ 270 g chez l’adulte, situé dans le médiastin antérieur entre les deux poumons, derrière le sternum et au-dessus du diaphragme.

📌 La petite circulation relie le cœur droit aux poumons à basse pression, tandis que la grande circulation relie le cœur gauche aux organes à haute pression.

• Le cœur humain possède quatre cavités : deux oreillettes séparées par le septum interauriculaire et deux ventricules séparés par le septum interventriculaire.

• Les valves auriculo-ventriculaires sont la valve tricuspide et la valve mitrale, tandis que les valves ventriculo-artérielles sont les valves pulmonaire et aortique.

💡 Astuce mémo

Petite circulation pulmonaire à basse pression, grande circulation systémique à haute pression

📖 3. Automatisme et conduction cardiaque

★ À maîtriser

📌 La théorie myogène attribue l’automatisme cardiaque au myocarde lui-même, tandis que la théorie neurogène l’attribuait à des ganglions nerveux associés au cœur.

• Le nœud sino-auriculaire est le principal pacemaker cardiaque et initie les dépolarisations responsables de la contraction du myocarde.

• 🔄 L’excitation cardiaque se propage successivement:

  1. du nœud sino-auriculaire
  2. au nœud auriculo-ventriculaire
  3. au faisceau de His
  4. aux branches du faisceau de His
  5. au réseau de Purkinje

📌 Les cellules nodales possèdent un potentiel membranaire instable et une dépolarisation spontanée, tandis que les cardiomyocytes contractiles assurent principalement la contraction.

Compléments

• Le système sympathique accélère la fréquence cardiaque, tandis que le système parasympathique la ralentit et diminue la conduction au nœud auriculo-ventriculaire.

💡 Astuce mémo

Nœud sinusal → nœud auriculo-ventriculaire → faisceau de His → Purkinje

📖 4. Activité électrique et ECG

🔑 Notions clés & Définitions

• Déflexion ECG : positive lorsque le vecteur électrique résultant se dirige vers l’électrode exploratrice et négative lorsqu’il s’en éloigne

★ À maîtriser

• L’ECG enregistre grâce à des électrodes externes les variations d’activité électrique cardiaque correspondant aux phases du cycle de systole et de diastole.

• Les dérivations D1, D2 et D3 sont bipolaires et forment le triangle d’Einthoven, tandis que aVR, aVL et aVF sont des dérivations unipolaires amplifiées.

Compléments

• Les dérivations précordiales V1 à V6 explorent la paroi thoracique et les dérivations V7 à V9 permettent d’explorer la face postérieure du cœur.

💡 Astuce mémo

P-QRS-T : activation atriale, ventriculaire puis repolarisation

📖 5. Couplage excitation-contraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : la région comprise entre deux stries Z et constitue l’unité contractile du muscle cardiaque

📝 Points essentiels

• 🔄 Le couplage excitation-contraction comprend successivement: la propagation du potentiel d’action, l’entrée de Ca²⁺, la libération de Ca²⁺ par le réticulum sarcoplasmique, la fixation du Ca²⁺ à la troponine C, la contraction

📌 La contraction isométrique développe une tension sans raccourcir le muscle, tandis que la contraction isotonique maintient une tension constante pendant le raccourcissement du muscle.

📌 La longue période réfractaire absolue du muscle cardiaque empêche la sommation des contractions et rend le cœur non tétanisable.

💡 Astuce mémo

Potentiel d’action → Ca²⁺ entrant → Ca²⁺ du réticulum → troponine C → contraction

📖 6. Cycle cardiaque et valves

🔑 Notions clés & Définitions

• Révolution cardiaque : l’alternance de systole et de diastole, accompagnée de variations successives de la pression et du volume sanguin dans le cœur

★ À maîtriser

• 🔄 Le cycle cardiaque comprend successivement:
  1. le remplissage passif
  2. la systole auriculaire
  3. la contraction ventriculaire isovolumétrique
  4. l’éjection ventriculaire
  5. la relaxation isovolumétrique

📌 Les valves cardiaques s’ouvrent lorsque la pression située en amont dépasse celle située en aval et se ferment lorsque le gradient de pression s’inverse.

Compléments

• Le premier bruit cardiaque correspond à la fermeture de la valve mitrale lors de la montée en pression du ventricule.

• À volume de sang égal dans les deux moitiés du cœur, les variations de pression sont cinq fois plus importantes dans le cœur gauche que dans le cœur droit.

💡 Astuce mémo

Remplissage → systole auriculaire → contraction isovolumétrique → éjection → relaxation

📖 7. Débit cardiaque et éjection

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi de Poiseuille : relie, pour un écoulement laminaire d’un fluide à faible viscosité, le débit cardiaque à la pression et aux résistances artérielles selon $DC = \frac{P}{R}$

★ À maîtriser

📐 Formule — Le débit cardiaque vérifie $DC = FC \times VES$, où FC est la fréquence cardiaque et VES le volume d’éjection systolique.

• La valeur normale du débit cardiaque est d’environ 5 à 6 L/min.

📐 Formule — Le volume d’éjection systolique vérifie $VES = VTD - VTS$, avec un VTD d’environ 160 mL et un VTS d’environ 60 mL.

Compléments

📐 Formule — Le travail mécanique vérifie $W = P \times V$ et s’exprime en joules, tandis que la puissance vérifie $P = W \times F$.

💡 Astuce mémo

DC = FC × VES ; VES = VTD − VTS

📖 8. Précharge et travail cardiaque

★ À maîtriser

• La précharge ventriculaire est définie par le volume télédiastolique, qui détermine la pression télédiastolique selon la distensibilité du ventricule.

• La relation force-longueur montre que la force myocardique maximale est obtenue pour une longueur optimale du sarcomère et diminue lorsque la longueur est inférieure ou supérieure à cette valeur.

Compléments

• La précharge peut être estimée par la pression de l’oreillette droite ou par la pression veineuse centrale.

• Le retour veineux dépend de: du volume sanguin circulant, de la résistance et de la compliance du réseau veineux, des pressions intra-thoracique et intra-abdominale, du débit cardiaque

💡 Astuce mémo

Retour veineux accru → VTD accru → étirement myocardique → travail augmenté

📖 9. Volumes et travail cardiaques

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume télédiastolique : Volume de sang présent dans le ventricule gauche en fin de diastole, juste avant l’éjection, et vaut environ 160 mL.
• Volume télésystolique : Volume de sang restant dans le ventricule gauche en fin de systole, juste après l’éjection et avant le remplissage suivant, et vaut environ 60 mL.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le volume d’éjection systolique vérifie $VES = VTD - VTS$.

📐 Formule — Le travail mécanique est égal au produit de la pression par le volume, soit $W = P \cdot V$.

Compléments

• Le travail cardiaque total au repos est d’environ 1,45 J, comprenant le travail pression-volume du ventricule gauche, celui du ventricule droit et le travail de l’onde pulsatile.

📐 Formule — La puissance cardiaque totale au repos est d’environ 1,71 W pour une fréquence de 70 battements par minute, soit 1,17 s⁻¹, selon $P = W \cdot F$.

📖 10. Précharge et loi de Frank-Starling

🔑 Notions clés & Définitions

• Précharge : L’ensemble des facteurs créant la contrainte exercée sur la paroi ventriculaire en fin de diastole, ou la force qui distend les fibres myocardiques avant leur contraction.

★ À maîtriser

📌 Dans les limites physiologiques, la loi de Frank-Starling fait éjecter au cœur tout le sang qui lui parvient et contribue à égaliser les débits des ventricules droit et gauche malgré les variations du retour veineux.

Compléments

• Les principaux déterminants de la précharge sont: le retour veineux, la compliance du ventricule, la compliance du péricarde, la performance diastolique de la pompe cardiaque

• 🔄 Une diminution de la précharge entraîne successivement: une diminution de la pression télédiastolique, une diminution du volume d’éjection systolique, une diminution du débit à fréquence cardiaque constante, une diminution du travail ventriculaire

💡 Astuce mémo

Plus de remplissage → plus d’étirement → plus d’éjection

📖 11. Contractilité et fonction ventriculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Contractilité : La propriété inhérente du myocarde à se contracter en générant une force qui augmente la vitesse et l’amplitude du raccourcissement des fibres, indépendamment de la précharge, de la postcharge et de la fréquence cardiaque.

★ À maîtriser

• La fraction d’éjection systolique est le rapport $VES/VTD$, elle est mesurable notamment par échographie Doppler et est normalement supérieure à 55 %.

📌 À niveau de remplissage donné, une augmentation de la contractilité augmente le volume d’éjection systolique et le travail ventriculaire, tandis qu’une diminution de la contractilité les diminue.

• La performance diastolique, ou état lusitrope, correspond à la capacité du myocarde à se relaxer et à faire baisser la concentration intracellulaire de calcium.

Compléments

• L’augmentation de la contractilité résulte au niveau moléculaire d’une augmentation de l’interaction du calcium avec les protéines contractiles.

• Les facteurs physiologiques qui augmentent la contractilité comprennent: l’activation du système nerveux sympathique, les catécholamines, l’isoprénaline et la digoxine, l’augmentation de la fréquence cardiaque par effet Bowditch, l’augmentation de la postcharge par effet Anrep

💡 Astuce mémo

Inotrope = contraction ; lusitrope = relaxation

📖 12. Postcharge et pression artérielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Postcharge : L’ensemble des facteurs créant la contrainte exercée sur la paroi ventriculaire pendant la contraction, ou la force qui s’oppose à l’éjection du sang par le ventricule gauche en systole.

★ À maîtriser

• La postcharge est estimée par la pression artérielle systémique, car la pression dans l’aorte doit être dépassée par la pression ventriculaire gauche pour permettre l’éjection.

📌 À pression télédiastolique égale, une augmentation de la postcharge entraîne une diminution du volume d’éjection systolique.

• Selon la loi de Laplace, à pression identique, plus le ventricule gauche est dilaté, plus la postcharge appliquée aux fibres myocardiques est élevée, et cette contrainte est inversement proportionnelle à l’épaisseur de la paroi.

📐 Formule — Le débit cardiaque est le produit de la fréquence cardiaque par le volume d’éjection systolique, soit $DC = FC \times VES$.

Compléments

• Les déterminants de la postcharge comprennent: les résistances vasculaires, l’élastance aortique, la compliance aortique, la pression générée par l’éjection ventriculaire

💡 Astuce mémo

Postcharge accrue → éjection diminuée → VES diminué

📖 13. Régulation cardiovasculaire et effort

★ À maîtriser

• Le tonus parasympathique est prédominant à l’état basal et modère la fréquence cardiaque, tandis que le tonus sympathique l’accélère.

• La noradrénaline agit sur les récepteurs β1 adrénergiques avec un effet chronotrope positif, tandis que l’acétylcholine agit sur les récepteurs muscariniques avec un effet chronotrope négatif.

📌 L’effet inotrope concerne la force et la vitesse de contraction, l’effet chronotrope la fréquence cardiaque, l’effet dromotrope la conduction cardiaque, l’effet lusitrope la relaxation, l’effet tonotrope le tonus diastolique et l’effet bathmotrope l’excitabilité cardiaque.

📐 Formule — La pression artérielle suit la relation $P = Q \cdot R$, c’est-à-dire le produit du débit par la résistance.

📌 La pression artérielle comprend une pression moyenne, qui assure un flux distal continu, et une pression pulsée égale à la différence entre la pression systolique et la pression diastolique.

• Lors d’une hypertension, l’augmentation de la pression stimule les barorécepteurs, augmente l’activité parasympathique, inhibe l’activité sympathique, ralentit le cœur et provoque une vasodilatation corrective.

• Lors d’une hypotension, la diminution de la stimulation des barorécepteurs réduit l’activité afférente, inhibe le parasympathique, active le sympathique, accélère le cœur, provoque une vasoconstriction et stimule la sécrétion d’adrénaline.

• Pendant l’exercice, l’activation sympathique provoque une tachycardie, augmente les catécholamines, l’inotropisme, l’état lusitrope et le débit cardiaque, qui peut dépasser 25 L/min.

Compléments

• L’aorte et ses principales branches emmagasinent une partie de l’énergie systolique par leur élasticité et la restituent en diastole, ce qui diminue la pression systolique et augmente la pression diastolique.

• La régulation hormonale de la pression artérielle intervient à long terme, surtout en cas d’hypotension, grâce notamment à l’adrénaline, l’angiotensine, l’aldostérone et l’ADH.

💡 Astuce mémo

Barorécepteurs → centres bulbaires → nerfs → cœur et vaisseaux

📊 Tableaux de synthèse

Organisation des cavités et des valves

Principaux déterminants du VES